專利名稱：高度密封的連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使一流體管路與另一元件相連接的連接裝置。
背景技術(shù)：
流體引導(dǎo)裝置通常包括多個(gè)連接裝置，利用所述連接裝置使管路例如管子、軟管等相互連接，或?qū)⒐苈愤B接到設(shè)備上，如連接到壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻器、蒸發(fā)器或其它組件上。這種連接裝置在給定條件下必須是密封的。從而，當(dāng)高的并且特別是在不同的壓力值之間交變的流體壓力作用在連接裝置上時(shí)，這(種密封)對連接裝置提出了特別高的要求。對于封閉的流體系統(tǒng)要求盡可能低的泄漏率。這里低分子量的流體如CO2提出了特別高的要求。此外通常還必須考慮其它的邊界條件，其中包括交變溫度的耐抗性、耐振性、耐腐蝕性、長時(shí)間的穩(wěn)定性、易于安裝、易于維護(hù)等。
由US-PS 5513882已知一種連接裝置，該連接裝置中包括一個(gè)碟形的接納件和一個(gè)配設(shè)給該接納件的具有徑向凸緣的管端。在所述碟形接納件的底部上在一個(gè)環(huán)形槽內(nèi)設(shè)置有一個(gè)相對于一流體通道對中的O形環(huán)。所述對應(yīng)件的環(huán)形凸緣支承在所述O形環(huán)和所述底部周圍的環(huán)形區(qū)域上。為了固定所述連接，橫向于所述連接件穿過所述碟形件的相應(yīng)孔插入一個(gè)U形固定架。所述O形環(huán)起密封作用。
此外，由DE 10058087 A1已知一種連接裝置，該連接裝置同樣包括一個(gè)帶有一徑向凸緣連接件和一個(gè)帶有一設(shè)置在底部側(cè)的O形環(huán)的碟形接納件。為了使所述O形環(huán)產(chǎn)生確定的變形，以及為了獲得所述連接裝置的部件的機(jī)械上牢固的連接，所述連接裝置配設(shè)有一個(gè)楔形夾緊裝置。所述楔形夾緊裝置包括一個(gè)將所述徑向凸緣牢固地夾緊在所述碟形件的支承面上的夾緊楔。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)本發(fā)明的目的是，提供一種連接裝置，該連接裝置特別適用于這樣的流體引導(dǎo)系統(tǒng)，其中流體至少暫時(shí)地處于高壓下。
利用根據(jù)權(quán)利要求1的連接裝置來實(shí)現(xiàn)所述目的。
所述連接裝置用于使一個(gè)流體管路與另一個(gè)設(shè)有至少一個(gè)密封面的元件相連接。所述另一個(gè)元件可以是一個(gè)流體引導(dǎo)系統(tǒng)的一部分、一個(gè)裝置或其它的元件，如一接合件等。待連接的管路端部具有一個(gè)徑向突起，一個(gè)夾緊桿可作用在所述突起上，以將所述管路端部軸向夾緊在所述元件上。在所述管路端部的軸向密封面和所述元件的密封面之間設(shè)置有一個(gè)密封元件，該密封元件(的設(shè)計(jì))考慮到了流體的特性和其壓力。
所述夾緊桿具有一個(gè)用于支承在一個(gè)支座上的支承段、一個(gè)配設(shè)給所述徑向突起的壓力面和一個(gè)固定段，一個(gè)—例如一螺紋件形式的—夾緊裝置可作用在所述固定段上。所述壓力面設(shè)置在所述支承段和所述固定段之間。在所述壓力面和所述支座或所述支承段之間形成的桿臂最好比在所述支座和所述固定段或所述夾緊裝置之間形成桿臂短得多。由此可利用唯一一個(gè)夾緊裝置例如唯一一個(gè)螺紋件通過所形成的杠桿傳動(dòng)關(guān)系產(chǎn)生一個(gè)非常高的軸向夾緊力并將其施加在管路端部上。在流體系統(tǒng)中存在的壓力通過由所述密封面包圍的圓形面作為軸向力作用，并傾向于移動(dòng)所述管路端部使其離開所述元件。如果所述連接裝置在到達(dá)幾百bar的破裂壓力之前應(yīng)是密封的，則在例如為一平方厘米的較小的橫截面上可形成幾千N的很高的軸向力。由于所述杠桿傳動(dòng)關(guān)系所述軸向力可可靠地由尺寸較小的夾緊裝置(例如機(jī)械螺栓M5或M6)承受。
所述壓力面最好只在中部作用在所述徑向凸緣上。特別是這(種作用區(qū)域)可以是線形或條形的平行于一個(gè)由支座限定的鉸鏈軸線定向的面區(qū)域。所述線的或面的接觸區(qū)域沿徑向在橫向于所述夾緊桿的徑向突起上延伸并位于一條通過所述徑向突起的中點(diǎn)的直線上。由此由夾緊桿施加的壓力均勻地作用在所述軸向密封面上并傳遞到在所述元件上形成的密封面上，從而所述密封元件沿其整個(gè)周向受到一均勻的軸向壓力。由此避免了由于不均勻的力分布造成的局部不密封性。
所述夾緊桿在所述管路端部上施加軸向力，此時(shí)所述元件的密封面用作對齊管路端部的基準(zhǔn)面。由此所述管路端部相對于所述元件的精確對齊只由所述密封面和所述軸向密封面確定，而不是由其它面接觸確定的。這種措施提供了在所述密封元件上實(shí)現(xiàn)均勻的面壓合的基礎(chǔ)，這特別可實(shí)現(xiàn)小的泄漏率和高的耐壓強(qiáng)度。此外所述管路端部還可設(shè)有支承元件，當(dāng)所述管路端部側(cè)向受到彎曲力加載時(shí)，所述支承元件支承所述管路端部。但在不受力的狀態(tài)下所述對齊只通過密封面和軸向密封面進(jìn)行。在采用柔性的密封元件時(shí)，在所述元件和所述徑向突起上還可附加地設(shè)置一防止所述密封元件被過分強(qiáng)烈地壓縮的支承面。但在所述兩種情況下，所述管路端部在密封部位附近在所述元件上的對齊都是通過這里存在的面確定的，而不是通過由所述夾緊桿形成固定裝置確定的。
所述管路端部可設(shè)有一個(gè)其上形成有所述徑向突起的連接件。所述徑向突起可以是一設(shè)計(jì)成沿周向連續(xù)或不連續(xù)的環(huán)形或盤形凸緣。所述連接件可與流體管路相釬焊或焊接，或者用其它方式與流體管路相連接。
所述徑向突起也可以一體地形成在所述流體管路上，從而所述連接件和所述流體管路設(shè)計(jì)成一體的。
所述軸向密封面最好是一平面。但必要時(shí)軸向密封面也可設(shè)計(jì)成錐形座面。
所述密封元件可以是一O形環(huán)，優(yōu)選是一金屬O形環(huán)。所述O形環(huán)例如通過一個(gè)圓形的自封閉/環(huán)形的用處于壓力下的氣體(氮?dú)?填充的彈簧鋼管形成。但所述密封件最好是沿軸向的前部較平坦的一盤形密封件。所述密封件例如可由一涂覆有一種密封材料的金屬盤形成。所述密封材料可是一薄的彈性體層。它也可由一薄的可變形的金屬層形成，所述層的可變形性大于所述金屬盤的可變形性。由此可在高的機(jī)械強(qiáng)度和抵抗能力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低的泄漏率。
所述夾緊桿可以以不會(huì)丟失的方式安裝在一待連接的管路上。所述夾緊桿具有一帶一封閉的邊緣的開口，所述管路端部穿過所述開口延伸。但這里也可設(shè)想一不連續(xù)的邊緣，從而可在需要時(shí)才將所述夾緊桿安裝在所述管路端部上。
由說明書、附圖以及從屬權(quán)利要求可得出本發(fā)明的有利的實(shí)施形式的其它細(xì)節(jié)。


在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖1示出連接裝置的示意性縱向剖視圖，圖2示出根據(jù)圖1的連接裝置的局部視圖，圖3示出一連接裝置的一變化的實(shí)施形式的示意性縱向剖視圖，圖4示出連接裝置的另一變化的實(shí)施形式的示意性縱向剖視圖，圖5示出一用于根據(jù)圖4的連接裝置的密封元件的剖視圖；圖6示出一用于根據(jù)圖3的連接裝置的夾緊桿的一變化的實(shí)施形式的俯視圖，和圖7示出一屬于根據(jù)圖6的夾緊桿的夾緊件的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出一連接裝置1，該連接裝置可用于將一流體管路2連接到另一個(gè)元件3上，所述元件可以是一流體技術(shù)裝置、一管路等。所述連接裝置1包括所述流體管路2的一管路端部4和所述元件3的一連接區(qū)5。一被向外密封的流體通道6穿過所述管路端部和連接區(qū)。所述管路端部4設(shè)有一個(gè)具有一帶有一圓柱形外表面和一圓柱形內(nèi)表面的中空圓柱形區(qū)段8的連接件7。一個(gè)盤形的凸緣在背離所述元件的端部處連接在所述區(qū)段8上，所述凸緣形成一徑向突起9。所述連接件7在其另一個(gè)軸向端部處具有一由一中部孔11穿過的底部12，在所述底部上形成一個(gè)軸向密封面14。所述軸向密封面14是一個(gè)相對于流體通道6對中的環(huán)形面，該環(huán)形面在該實(shí)施例設(shè)計(jì)成平的。所述軸向密封面配設(shè)有一同樣是環(huán)形的平的密封面15，該密封面與流體通道6同軸地設(shè)置在所述元件3上。所述密封面15在一個(gè)由所述流體通道6穿過的有底孔16的底部上形成，所述有底孔的圓柱形內(nèi)壁具有一大于所述連接件7的外徑的直徑。由此所述連接件有間隙地坐插在所述有底孔16中。
在所述軸向密封面14和所述密封面15之間設(shè)置一專門在圖2中示出的密封元件17。所述密封元件17在該實(shí)施例中是由一個(gè)金屬O形環(huán)形成的。所述在松弛狀態(tài)為環(huán)面(thorus)形的金屬O形環(huán)是一個(gè)封閉的并由此是無端/環(huán)形的小彈簧鋼管，其內(nèi)腔18填充有處于壓力下的氮?dú)狻?br> 在所述連接件7上直接與所述軸向密封面14相鄰地形成一個(gè)突起部19，該突起部的軸向端面貼靠在所述有底孔16的底部上，并由此限制密封元件17的變形并為所述連接件7提供一牢固的支承。
此外，所述連接裝置1還包括一個(gè)夾緊桿21(圖1)，該夾緊桿用于將所述連接件7軸向夾緊在所述有底孔16的底部上。為此所述夾緊桿21具有一個(gè)用于使所述夾緊桿21支承在所述元件3上的支承段22。在該實(shí)施例中，所述支承段22設(shè)計(jì)成一從后面作用在一個(gè)在所述元件3上形成的支座23上的鉤形件。所述支座例如可由一帶有一環(huán)形的朝向遠(yuǎn)離有底孔16的方向的支承面25的凹陷部24形成。一個(gè)與所述支承面25的曲率相匹配的隆起部26貼合在所述支承面25上。所述支承面25和隆起部26的拱曲確定了一個(gè)可視為鉸鏈軸線的擺動(dòng)軸線27。
此外，在所述夾緊桿21上還形成有一個(gè)開口28，所述管路端部4穿過所述開口延伸。一最好設(shè)計(jì)成略微凸起的或拱曲的壓力面29與所述開口28相鄰接。由此對于圖1的視圖所述壓力面29只是在圖面的上方和下方在線形或條形的區(qū)域內(nèi)貼合在所述平的徑向突起9上。由此所述接觸區(qū)域位于一個(gè)垂直于圖面并平行于擺動(dòng)軸線27定向的直線上。鉸鏈軸線或擺動(dòng)軸線27與壓力面29和徑向突起9之間的面接觸的徑向位置之間的橫向于所述管路端部測量的距離a形成一個(gè)短的桿臂。擺動(dòng)軸線27和機(jī)械螺栓(33)之間的距離形成一個(gè)長的桿臂b。
所述夾緊桿21在與所述支承段22相對的端部上具有一個(gè)固定段31，所述固定段配設(shè)有一個(gè)例如一機(jī)械螺栓33形式的夾緊裝置32。所述機(jī)械螺栓旋入所述元件3的一個(gè)螺紋孔34中，并穿過夾緊桿21的所述固定段31。所述擺動(dòng)軸線27和所述機(jī)械螺栓33之間水平的或者說橫向于所述管路端部4測量的距離b形成一個(gè)較長的桿臂以夾緊所述連接裝置1。
在所述夾緊桿21的相應(yīng)的凹陷部或槽中可設(shè)置一個(gè)夾緊件35，在一個(gè)相應(yīng)的孔處所述夾緊件由所述機(jī)械螺栓33穿過。所述孔最好是縱向的，或者相對于所述機(jī)械螺栓33至少具有一較小的尺寸裕度。所述夾緊件大約延伸到所述管路端部4處，以使一支承面朝向所述管路端部。從所述管路端部4向所述固定段31的方向看，所述開口28具有一明顯的尺寸裕度(bermaβ)，從而這里開口壁部不向所述管路端部4提供支承。所述支承由夾緊件35完成。但是，最好這樣設(shè)計(jì)和設(shè)置所述夾緊件35，即當(dāng)所述連接裝置1被夾緊時(shí)，使所述管路端部4在不受力的狀態(tài)下不接觸壁部地被引導(dǎo)穿過所述開口28。這樣做的目的是，只由所述突起部19在有底孔16底部上的貼合來確定所述管路端部4的對齊。
上述連接裝置1的工作原理如下為了形成連接，要從設(shè)有相應(yīng)的連接件7和夾緊桿21的流體管路2開始?，F(xiàn)在將所述連接件7和其密封元件17一起導(dǎo)入所述有底孔16，并將所述夾緊桿21鉤在所述支座23的后面。這在所述夾緊件35首先還處于拆下狀態(tài)時(shí)可順利地通過夾緊桿21的側(cè)向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。然后將機(jī)械螺栓33和所述夾緊件35一起裝入所述夾緊桿21的固定段31中并將其旋緊。此時(shí)機(jī)械螺栓33的軸向力被放大b/a倍而作為軸向夾緊力作用在連接件7上并將所述連接件壓入有底孔16。此時(shí)夾緊桿的對齊和其它調(diào)整都不重要。在所述連接件7端側(cè)上的面壓力沿周向基本上是恒定的。所述密封元件17的變形由于所述突起部19貼靠在所述有底孔16的底部上而受到限制。通過所述金屬密封件實(shí)現(xiàn)了特別小的泄漏率。
圖3示出連接裝置1的一個(gè)變化的實(shí)施形式。前面結(jié)合圖1和2的說明相應(yīng)地適用。與其不同的是，根據(jù)圖3的連接裝置1具有以下特征所述支座23由一蘑菇形的突起36形成，所述突起設(shè)置在所述元件3上，并平行于所述機(jī)械螺栓33遠(yuǎn)離所述元件伸出。所述夾緊桿21的支承段22以一叉狀的端部作用在所述突起36的蘑菇狀頭部的下面上。該實(shí)施形式的優(yōu)點(diǎn)在于簡單。但是這里杠桿傳動(dòng)比b/a通常略有些不利之處，即只能實(shí)現(xiàn)較小的力放大作用。根據(jù)圖1的連接裝置1本身具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即所述擺動(dòng)和鉸鏈軸線27可非常緊密地設(shè)置在所述流體通道7附近。由此可使距離a非常小，而使比例b/a非常大。
圖4中示出的連接件7和密封元件17的實(shí)施形式可用于前面和后面說明的所有實(shí)施形式中。密封元件17設(shè)計(jì)成具有兩個(gè)基本上平坦的相互背離的密封面38、39的密封盤37。在圖5中專門示出所述密封盤37。所述密封盤具有一個(gè)由硬質(zhì)的可變形性較小的材料制成的金屬基體41。所述金屬基體設(shè)有一個(gè)由一種彈性體或一種可變形的—如軟鋁、鉛、錫等—金屬制成的薄的密封層42。所述密封盤37設(shè)置在連接件7的設(shè)計(jì)成平的端側(cè)和有底孔16的底部之間。由此所述軸向密封面14通過所述密封盤37間接地支承在所述密封面15上。在采用這種密封方式時(shí)，所述密封盤37確定管路端部4在所述元件3上的對齊。所述夾緊桿21只施加軸向壓力，其中沒有其它側(cè)向的或任何其它形式的力由所述連接裝置作用在所述連接件7上。
在圖6和7中專門示出一個(gè)帶有所屬的夾緊件35的夾緊桿21。圖6中示出的夾緊桿21例如可用于根據(jù)圖3的連接裝置1中。所述夾緊桿具有一個(gè)越過固定段31縫形地延伸的開口28。所述開口終止于壓力面29的區(qū)域內(nèi)。為了支承在所述突起36上，支承段22同樣設(shè)計(jì)成叉形的。所述縫形的開口28在其縱向棱邊上具有一臺(tái)階狀的用于接納所述夾緊件的邊緣43a、43b。所述夾緊件設(shè)有一用于所述機(jī)械螺栓33的開口44并在其窄端設(shè)有一個(gè)凹陷部45，以與所述開口28的端側(cè)邊緣一起限定一個(gè)圓形的用于穿過所述管路端部4的開口。所述夾緊桿允許將帶有連接件7的流體管路2固定在所述元件3上，而不用事先將夾緊桿21安裝相關(guān)的流體管路2上。
所述連接裝置1具有一個(gè)連接件7，所述連接件在其端側(cè)上密封地貼合在一元件3的一密封面15上。所述連接件7相對于所述密封面15的對齊只由連接件7和密封面15之間(中間設(shè)有或未設(shè)有一密封元件17)的面接觸確定。由一與密封部位相鄰的可擺動(dòng)地支承的夾緊桿21來施加必要的軸向力，一個(gè)夾緊裝置32作用在所述夾緊桿的較長的桿臂上。這種連接裝置在制造和組裝上特別簡單，并已經(jīng)證明是特別易于安裝并且是可靠的和低泄漏的。
權(quán)利要求
1.用于使一個(gè)流體管路(2)與另一個(gè)元件(3)相連接的連接裝置(1)，具有一個(gè)密封面(15)；一個(gè)管路端部(4)，所述管路端部屬于所述流體管路(2)，并且在所述管路端部上形成一個(gè)徑向突起(9)和一個(gè)軸向密封面(14)；一個(gè)設(shè)置在所述軸向密封面(14)和所述密封面(15)之間的密封元件(17)；一個(gè)夾緊桿(21)，所述夾緊桿具有一用于支承在一個(gè)設(shè)置在所述元件(3)上的支座(23)上的支承段(22)、一個(gè)配設(shè)給所述徑向突起(9)的壓力面(29)和一個(gè)固定段(31)，利用所述固定段所述徑向突起可通過一個(gè)夾緊裝置(32)夾緊在所述元件(3)上。
2.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述管路端部(4)設(shè)有一個(gè)連接件(7)，所述徑向突起(9)在所述連接件上形成。
3.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述連接件(7)與所述流體管路(2)釬焊在一起。
4.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述徑向突起(9)一體地形成在所述流體管路(2)上。
5.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述徑向突起(9)由一個(gè)盤形凸緣形成。
6.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述軸向密封面(14)是一個(gè)平面。
7.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述軸向密封面(14)與一支承突起部(19)相鄰。
8.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(17)是一個(gè)金屬O形環(huán)。
9.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述密封元件(17)是一個(gè)用一種密封材料涂覆的金屬盤(37)。
10.如權(quán)利要求9所述的連接裝置，其特征在于，所述密封材料是一種彈性體。
11.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述密封材料是一種金屬，所述金屬的可變形性大于所述金屬盤的可變形性。
12.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述夾緊桿(21)具有一開口(28)，所述流體管路(2)穿過所述開口延伸。
13.如權(quán)利要求12所述的連接裝置，其特征在于，所述開口(28)具有一封閉的邊緣。
14.如權(quán)利要求12所述的連接裝置，其特征在于，所述開口(28)具有一不連續(xù)的邊緣。
15.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述夾緊桿(21)的所述支承段(22)和所述支座(23)形成一個(gè)鉸鏈。
16.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述壓力面(29)是一個(gè)拱曲的面。
17.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述壓力面(29)與所述徑向突起(9)在中部相接觸。
18.如權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述夾緊裝置(32)由一個(gè)螺栓(33)形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連接裝置(1)，它具有一個(gè)連接件(7)，該連接件在其端側(cè)上密封地支承在一個(gè)元件(3)的一個(gè)密封面(15)上。所述連接件(7)相對于所述密封面(15)的對齊只由所述連接件(7)和所述密封面(15)之間(中間設(shè)有或未設(shè)有一密封元件)的面接觸確定。由一與密封部位相鄰的可擺動(dòng)地支承的夾緊桿(21)來施加必要的軸向力，一個(gè)夾緊裝置(32)作用在所述夾緊桿的較長的桿臂上。這種連接裝置在制造和組裝上特別簡單，并已經(jīng)證明是特別易于安裝并且是可靠的和低泄漏的。
文檔編號(hào)F16L41/08GK1682064SQ03821543
公開日2005年10月12日 申請日期2003年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者S·韋勒 申請人:伊頓流體動(dòng)力有限公司